為USB端口和集線器供電L5963解決方案

USB 端口現(xiàn)在是任何汽車內(nèi)部不可或缺的一部分，L5963穩(wěn)壓器通過實(shí)現(xiàn)更小、更高效的設(shè)計(jì)，同時(shí)防止干擾發(fā)揮著巨大的作用。今天，USB 控制器管理用于為設(shè)備充電的端口，并處理進(jìn)出信息娛樂單元的數(shù)據(jù)傳輸。畢竟，隨著汽車集成的系統(tǒng)越來越像 PC，并且與移動(dòng)設(shè)備的連接性至關(guān)重要，多個(gè) USB 端口和集線器的存在不再是一種選擇，而是一種必備功能。

L5963：復(fù)雜問題的簡(jiǎn)單解決方案

L5963 如何為 USB 端口和集線器供電

然而，汽車固有的限制使得為 USB 端口供電成為一項(xiàng)挑戰(zhàn)。由于能量來自電池，系統(tǒng)必須處理高電流波動(dòng)和電壓尖峰。它還必須能夠承受非常惡劣和廣泛不同的環(huán)境，并將電磁干擾降至最低。因此，為 USB 端口和集線器供電需要來自多家供應(yīng)商的大量不同組件，除非您使用 L5963。

L5963 的美妙之處在于它能夠處理所有這些復(fù)雜性，并提供一個(gè)單一封裝的設(shè)備 來處理所有事情，從電流離開電池到到達(dá) USB 端口或集線器的時(shí)間。它包括兩個(gè)帶內(nèi)部電源開關(guān)的降壓同步開關(guān)穩(wěn)壓器、一個(gè)高邊驅(qū)動(dòng)器 （HSD） 和一個(gè)低壓差 （LDO） 線性穩(wěn)壓器。

L5963 還包括一個(gè)可編程電池欠壓檢測(cè)器、一個(gè)用于防止瞬態(tài)電壓 （40 V）的負(fù)載突降保護(hù)器，并且所有輸出都具有獨(dú)立的熱保護(hù)和電流限制，以確保在很長(zhǎng)的使用壽命內(nèi)可靠運(yùn)行。鑒于其在開發(fā)各種 CAN 總線保護(hù)器和用于防止靜電放電的電路模擬器等方面擁有多年的經(jīng)驗(yàn)，看到 ST 以市場(chǎng)上最有效的解決方案之一解決這一復(fù)雜問題也就不足為奇了。

越簡(jiǎn)單越好

L5963 最明顯的優(yōu)勢(shì)在于它減少了為 USB 端口和集線器供電所需的組件數(shù)量和所需電路板的尺寸。結(jié)果，設(shè)計(jì)變得更簡(jiǎn)單、更便宜、更高效和更可靠。例如，由于所有穩(wěn)壓器都有獨(dú)立的電源引腳，您可以將其中一個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器連接到電池，將其用作前置穩(wěn)壓器，然后將其輸出連接到其他穩(wěn)壓器，將它們用作后置穩(wěn)壓器，這極大地增加了靈活性，無(wú)需外部 IC。例如，可以同時(shí)為 USB 端口提供 5 V 電壓以優(yōu)化充電，同時(shí) LDO 為集線器提供所需的 3.3 V 電壓。

ST 在創(chuàng)建此類解決方案方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗褂脙?nèi)部開發(fā)的稱為 BCD8 （Bipolar CMOS DMOS） 的特殊 180 nm 工藝節(jié)點(diǎn)，可將模擬、數(shù)字和電源電路集成到一個(gè)芯片中。此外，它還允許 L5963 將低壓 （1 V） 和高壓 （40 V） 組件組合在一個(gè)屋檐下。該技術(shù)使用特定的金屬層，以及穿過晶圓的深隔離溝槽（右圖中黃色），以確保器件之間沒有電流泄漏，并且每個(gè)器件都被適當(dāng)隔離，以減少干擾。

L5963 中的干擾緩解和設(shè)計(jì)選擇

正如我們所見，添加多個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器具有許多優(yōu)點(diǎn)，但這種設(shè)計(jì)的一個(gè)不良后果是增加了電磁干擾 （EMI）。使用多個(gè)這些穩(wěn)壓器會(huì)增加噪音，并可能會(huì)影響性能。為了解決這個(gè)問題，L5963 包含一個(gè)脈寬調(diào)制器 （PWM），可確保兩個(gè)開關(guān)穩(wěn)壓器具有180o 的相移，從而通過確保發(fā)射不同來降低噪聲，因此不會(huì)相互疊加。

ST 還包括一個(gè)極其靈活的頻率管理系統(tǒng)。事實(shí)上，開關(guān)穩(wěn)壓器可以在250 kHz 的自由運(yùn)行頻率下工作，這將提供驚人的效率，這在高負(fù)載下很重要。L5963 還能夠連接外部振蕩器以將調(diào)節(jié)器同步到高達(dá) 2 MHz 的頻率，從而允許使用更小的電感器。缺點(diǎn)是它降低了效率。為了找到正確的折衷方案，也可以讓第二個(gè)調(diào)節(jié)器以第一個(gè)通道的頻率的 1/2、1/4 或 1/8 工作。因此，可用的粒度級(jí)別可以為最終設(shè)計(jì)帶來很多優(yōu)化。

為了幫助工程師開始使用 L5963 進(jìn)行試驗(yàn)，ST 推出了兩款評(píng)估板，EVAL-L5963和EVAL-L5963Q，除了主芯片的封裝外，它們完全相同。它們已經(jīng)在主要經(jīng)銷商中提供，可以縮短開發(fā)時(shí)間，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)以及優(yōu)化操作。

審核編輯：郭婷